改进的地震AVAZ裂缝弱度反演方法及其在致密砂岩储层中的应用

致密砂岩气储层具有低孔、低渗的特征,裂缝的存在可以提高储层的渗透率,同时裂缝是油气重要的储存空间和运移通道,裂缝发育也有利于水力压裂过程中裂缝网络的形成,裂缝预测可为致密砂岩气储层的开发和部署提供重要依据.地震振幅随方位角的变化可以提供储层中垂直裂缝的信息,本文针对HTI介质提出了一种改进的方位振幅差异反演方法,并结合岩石物理理论预测表征裂缝性质的裂缝弱度参数.常规的反演方法一般同时反演弹性参数和裂缝参数,改进的方位振幅差异方法引入一个参考方位,构建消除各向同性背景的方位振幅差异道集,仅反演与各向异性项相关的裂缝弱度参数,充分利用方位各向异性响应,提高裂缝识别的敏感性与裂缝参数反演的准确性.实际数据应用表明,方位振幅差异反演方法对裂缝参数预测的敏感性较常规方法有所提高,预测的裂缝弱度与测井渗透率曲线相吻合,并且与致密砂岩气储层产气性具有明显的相关性.因此,利用方位振幅差异方法预测裂缝分布及其发育程度可为致密砂岩储层含气有利区的识别与开发提供可靠的指标.     

基于核磁共振双截止值的致密砂岩渗透率评价新方法

对比分析致密砂岩岩心在完全含水状态和束缚水状态下的核磁共振T₂谱,明确了致密砂岩孔隙中流体的赋存状态和渗流规律,指出常规核磁共振方法预测渗透率的局限性并提出核磁共振双截止值的概念.基于核磁共振双截止值,将储集空间细分为完全可动、完全束缚、部分可动等三部分,分析不同孔隙组分对渗透率的影响,并应用三组分法建立了核磁共振渗透率表征新模型.研究表明：致密砂岩渗透率与完全可动流体饱和度、部分可动流体T₂几何平均值、核磁孔隙度成正比,与完全束缚流体饱和度成反比.在此基础上,结合完全含水核磁共振T₂谱的二阶差分得到了双截止值的自适应确定方法,可以连续地计算储层双截止值.将该研究成果应用于生产实践,渗透率计算精度有较大的提高.

     

基于离散模型的干热岩裂缝渗透率研究

裂缝渗流是进行干热岩储层渗流分析的关键因素,微地震监测做为干热岩开采的主要技术之一,可以对裂缝渗透率进行求解分析.本文探讨了一种基于离散模型的干热岩裂缝渗透率计算方法：首先利用矩张量反演法进行震源机制解,用以获取微地震事件的破裂机制与破裂面的几何参数(包括裂缝的产状、裂缝尺度与裂缝开度等).在震源机制解的基础上,进行基于微地震事件的离散裂缝网络建模,进而根据每个单元格中的裂缝模型数量、裂缝方向和大小计算出离散模型下的渗透率张量,以达到分析储层渗透率的目的.在本文最后,选取了某干热岩的微地震监测数据对该方法进行实际应用.实例结果表明,该方法可有效分析储层裂缝网络的渗流变化规律,对合理制定干热岩开发方案具有一定指导意义.     

随钻斯通利波测井反演地层渗透率的理论、方法及应用

针对孔隙渗透地层的随钻声波测井问题,用Biot-Rosenbaum孔隙弹性波测井理论推导了孔隙地层的随钻井孔声场表达式.据此考察了随钻条件下井中斯通利波的波形、相速度频散、衰减以及相速度对渗透率的灵敏度,并与电缆测井中的情况进行了对比.数值模拟结果表明,随钻条件下斯通利波对地层渗透率的灵敏度相对于电缆测井有明显增加,更有利于用来反演地层渗透率.为快捷有效地处理现场测井数据和反演计算,采用简化Biot-Rosenbaum理论和钻铤的等效模型,对随钻斯通利波的频移和时滞进行联合反演.结果表明,随钻斯通利波反演的渗透率与核磁渗透率和岩心覆压测试渗透率符合较好,并且与常规测井曲线所反映的储层性质具有较好的一致性,证明了利用随钻斯通利波评价地层渗透率的有效性.

     

基于球缝模型优化反演的裂缝储层评价新方法

裂缝型储层评价是复杂油气田评价的难题之一, 而且, 针对裂缝型储层的勘探需求也在日益增加.本文将裂缝型储层中的裂缝归纳为裂缝与孔隙两个基本类型, 然后, 叠加裂缝与孔隙, 在不同尺寸的配置关系下形成球缝模型.根据球缝模型提出孔隙结构参数的寻优方法, 结合现有的反演算法, 形成针对核磁测井回波的优化反演算法, 基于优化反演结果可获取裂缝均值宽度、孔隙半径、分选系数、峰态和其他孔隙结构参数.对比分析孔隙结构参数与储层品质因子及油气产量之间的关系, 可以发现孔隙结构参数与储层品质因子具有很好的相关性, 与储层测试产量也有良好的相关性.对比结果说明, 基于球缝模型反演的储层孔隙结构参数, 对于裂缝型储层的物性具有很好的刻画效果.因此, 本文的研究成果对于提高裂缝型储层的评价质量具有潜在的应用前景.

     

微地震方法的裂缝监测与储层评价

在油田水力压裂微地震事件定位结果的基础上,结合有效微地震事件的时空分布、震级大小、地震矩、震源半径、应力降和b值等地震学参数进行综合研究,并结合研究区域的地质背景和测井资料对水力压裂诱发的裂缝网络进行几何形态分析和应力解释.本文提出的微地震综合分析解释方法可对压裂后储层物性进行综合评价,有利于对储层改造效果进行预测,对油田的水力压裂施工具有指导意义.

     

改进的AVAZ方法在裂缝型储层预测中的应用研究

对于裂缝型油气藏,基于叠前方位角地震数据体,利用AVAZ方法进行裂缝属性预测是目前较为有效的裂缝描述手段,然而,由于地震数据通常为窄方位采集,使得不同方位角数据覆盖次数差异较大,导致各方位振幅能量分布不均,最终造成裂缝属性预测中产生趋势性误差。振幅归一化处理技术应用到现有的AVAZ方法中,该方法能够有效地降低因数据采集所造成的趋势性误差,预测结果会更为真实、可靠。在实际油田的应用中,振幅归一化技术显著改善了AVAZ方法对裂缝属性预测的准确性,取得了较好的效果。     

斯通利波在渗透地层和裂缝带的反射及透射: 解析和数值方法模拟对比

声波测井常用斯通利波来评价储层渗透性能和识别地层裂缝,描述声波在渗透性地层中的传播需要求解Biot孔隙弹性波动方程.本文采用有限差分方法来求解测井斯通利波在渗透地层和裂缝带的反射及透射问题.综合利用有限差分法和一维等效波数法研究和分析了不同层厚、孔隙度和渗透率下单个和多个渗透地层的斯通利波反射及透射系数以及变化规律,两种方法计算结果对比验证了一维等效波数法在0~2 kHz范围内的可靠性.对于等效波数法难以模拟、更为复杂的裂缝带模型,利用有限差分方法分析和研究了在不同渗透率、轴向和径向延伸长度下裂缝带的斯通利波反射和透射系数及其变化特征.本文结果表明: 斯通利波在渗透裂缝带中激发的流体渗流是一种穿透深度有限的趋肤效应,因此要达到0.1 m以上的探测深度,需要使用较低的激发频率(0~2 kHz),低频段内的斯通利波反射和透射系数对井壁附近裂缝带的渗透性能均有响应.随着渗透率升高,斯通利波反射系数在低频明显升高,透射系数在高频降低显著; 在高于Biot特征频率的频段,反射和透射系数曲线随渗透率升高呈复杂变化,与孔隙流体从渗流到波动的变化相关.本文的方法和结果有助于分析和解释斯通利波在裂缝型渗透地层的传播特征,为识别此类地层和评价其渗透性能奠定理论基础.

     

基于岩石物理转换模型的苏里格致密砂岩储层测井评价与产能预测

苏里格地区致密砂岩储层勘探开发难度很大,测井解释遇到了储层参数计算和产能预测不准确的问题.本文针对这些难点,基于已有的转换模型,推导并验证了T₂-I和T₂-K_r转换模型,提出了采用转换模型应用于测井综合解释和产能预测的方法.基于实验数据设定孔径大于1 μm的孔隙为大孔,中孔孔径在1 μm和0.03 μm之间,小孔孔径为0.03 μm以下.并建立了不同孔径范围模型中关键参数α与核磁参数T_2lm的关系,这为转换模型在测井解释中的应用提供了必要条件.本文在苏里格西区分别应用T₂-I和T₂-K_r转换模型求取含水饱和度和相对渗透率曲线,并进行产能预测,处理结果显示该方法具有很好的应用效果.

     

低渗砂岩储层渗透率各向异性规律的实验研究

应用1摩尔/升的盐水作为孔隙介质,采用液体压力脉冲法对采自鄂尔多斯盆地某油田三叠系延长组低渗砂岩样品进行了渗透率随有效应力的变化规律实验研究.在围压0～100MPa,孔隙压力0～12MPa范围内,样品的渗透率变化范围在0～60×10-18 m2之间,实验结果表明样品的渗透率随有效应力的增加而减少.通过拟合实验结果,得到渗透率随有效应力的变化规律较好的符合幂函数关系,相关系数介于0.903～0.984之间.同时对同一样品的X,Y,Z相互垂直三个方向的渗透率随有效应力的变化进行了比较,结果表明渗透率的各向异性同样是压力的函数,且随着有效应力的增加,不同平面内的渗透率各向异性表现出了不同的变化规律.但在实验压力范围内,渗透率各向异性皆为正值,表明在有效应力为100MPa范围内孔隙内流体的流动方向未发生改变.研究结果为鄂尔多斯盆地低渗(超低渗)油气田开发,特别是对深部油气田开发过程中开发方式的选择与设计,充分利用渗透率各向异性的特点,提高采收率提供了新的岩石物性资料.     

基于三水导电模型的裂缝性致密砂岩测井解释方法与应用

裂缝性致密砂岩的解释模型是测井定量评价的基础。依据黄桥地区龙潭组地层裂缝性致密砂岩地质特点和孔隙空间的组成,利用三水模型分析了裂缝性致密砂岩的导电机理,提出了该地区的测井解释理论和方法,实现了组分孔隙度和饱和度的定量计算。应用表明,计算的三水导电组分孔隙度与核磁共振测井结果一致,测井解释结果与测试结果一致,认为该方法适用于该地区裂缝性致密砂岩的测井评价。     

储层渗透性与地层因素关系的实验研究与分析

本文对渤海湾盆地不同孔隙结构样品的孔、渗、核磁、岩电、压汞、X衍射及铸体薄片等配套岩石物理实验数据进行了综合分析,通过逐一考察同一套岩芯样品的地层因素与渗透率、压汞喉径均值、储层品质指数之间的实验关系,并分别与地层因素—孔隙度交绘图进行对比分析,发现储层渗透性与地层因素之间并非简单的单调函数关系,孔隙度相近但孔隙结构类型不同、渗透率差异明显的岩芯可以具有相近的地层因素,导电能力接近.在实验数据分析的基础上通过理论分析证明了这一实验关系的合理性,并指出孔隙度及导电能力相近的岩芯,其渗透率差异与喉径均值的平方比、孔隙曲折度及几何形态相关.     

裂缝性储层的电各向异性响应特征研究

以水平裂缝分布的孔隙介质模型为基础,建立了水平裂缝面的平行裂缝分布和带粗糙表面的点接触裂缝模型,导出了两类裂缝模型的水平和垂直电阻率响应关系,分析了两类裂缝模型在没有围压和存在围压条件下的水平电阻率、垂直电阻率变化规律和电各向异性系数的变化特征.讨论了裂缝开度、裂缝密度和裂缝粗糙度等裂缝特征参数对裂缝性储层电各向异性的影响.为简化讨论,所有电性响应特征的分析都忽略了裂缝和孔隙表面的导电性和极化的影响.利用平行分布水平裂缝面模型和带粗糙面的裂缝模型,考察了围压条件下的裂缝性岩石的电各向异性响应特征,得到了对实际应用有意义的结果.     

致密砂岩储层抗拉强度评价方法研究

致密砂岩储层抗拉强度直接影响压裂过程中裂缝起裂、水力裂缝扩展以及水力裂缝与天然裂缝的沟通能力.基于巴西劈裂实验圆盘测定了 14组致密砂岩抗拉强度,同时在围压条件下测定了相同取心位置的14块岩心的纵横波波速和密度.基于上述实验结果,并与岩心所处井深测井数据对比分析,建立了基于地球物理测井数据(声波时差测井和密度测井)的致...     

致密砂岩储层CO2驱油特征的核磁共振实验研究

利用核磁共振技术对致密砂岩储层不同渗透率级别基质岩心和裂缝基质岩心不同驱替压力下CO2驱油特征进行了研究,简述核磁共振原理及实验方法。表明:致密砂岩储层特低、超低渗透基质岩心在初始CO2驱替压力下,岩心毛细孔隙和微毛细孔隙区间的油不同程度被采出,随着CO2驱替压力增大,特低、超低渗透基质岩心毛细孔隙区间油的采出程度不断增加且累积采出程度不同。裂缝致密砂岩储层岩心,裂缝和毛细孔隙区间的油在初始CO2驱替压力下,岩心裂缝中的油及毛细孔隙中的部分油被驱替出来,CO2驱替压力提高毛细孔隙、微毛细区间油的采出程度和累积采收程度较小。致密砂岩储层特低、超低渗透基质岩心和裂缝致密砂岩储层岩心,随着CO2驱替压力增大毛细孔隙区间的部分剩余油成正比增加进入到微毛细孔隙区间改变储层剩余油分布。核磁共振技术能够深入研究致密砂岩储层CO2不同驱替压力阶段,岩心裂缝、毛细孔隙区间、微毛细孔隙区间油的采出程度和剩余油分布情况,对于研究致密砂岩储层微观驱油机理具有较重要的价值。     

基于可变临界孔隙度模型的致密砂岩储层参数地震反演方法

储层参数地震反演是通过地震观测数据定量评估储层物性及含油气性的重要途径.中国西部致密砂岩油气分布范围广泛, 具有巨大的勘探开发潜力, 但其孔隙结构复杂, 储层参数的定量预测难度较大.本文提出了一种基于可变临界孔隙度模型的储层参数地震反演方法.为有效描述储层的复杂孔隙结构, 本方法将临界孔隙度作为变量, 使其具有随深度变化的特征, 以表征复杂孔隙结构, 进而提高致密砂岩储层岩石物理建模的精度.此外, 为直接从观测地震数据反演储层参数, 结合岩石物理模型和地震反射系数方程建立正演算子; 基于贝叶斯框架构建反演问题, 采用混合高斯模型构建储层参数先验约束, 用以描述储层的岩性(相)差异特征; 基于临界孔隙度、泥质含量与孔隙度的统计关系, 结合快速模拟退火算法, 在迭代优化中使临界孔隙度与储层参数交替更新, 用以提高反演结果稳定性.选用中国西部四川盆地某工区实际资料, 对本方法进行应用测试与验证, 结果表明本方法对于含气储层具有良好的指示性, 相比常规固定临界孔隙度方法, 本方法可以有效提升反演结果准确性.

     

基于改进Stacking算法的致密砂岩储层测井流体识别

致密砂岩储层物性差,测井响应对孔隙流体不敏感,应用传统测井解释图版划分流体类型精度较低.机器学习技术通过学习更多维度的特征,可以建立合适的流体识别模型.相较于单一算法,集成学习可以通过联合多个专家模型提升预测精度,但是不同的集成学习策略性能差距较大.本文提出了一种改进的Stacking算法,通过平均影响值法寻找敏感测井曲线作为输入,利用不同的特征集构建多个子模型,并使用不同集成策略将其组合为若干性能更佳的专家模型进行训练,同时引入独立专家避免过拟合,将专家模型的预测结果通过交叉验证的方式进行模拟预测,最后应用元学习器预测最终结果.将该方法用于库车坳陷迪北气藏致密砂岩储层流体识别,测试准确率可达93%,优于CatBoost模型和XGBoost模型,证明了该方法的有效性和适用性.为致密砂岩储层流体识别提供了新的思路.     

背景为各向异性的含裂缝岩石频散和衰减计算方法研究

裂缝广泛分布于各类储层岩石中, 并且会显著提高储层的渗流能力.因此, 裂缝的评价和表征对于提高油气产能具有重要意义.由于裂缝与背景介质之间的波致流会显著影响地震波的频散和衰减特性, 所以地震勘探是评价裂缝性储层的有效手段.裂缝地震定量表征的前提是要基于含裂缝岩石中波致流对频散和衰减的影响建立含裂缝岩石物理特性与地震性质的关系.然而, 目前相关的理论研究大部分基于各向同性背景这一假设, 难以有效应用于常见的各向异性储层.本文针对背景为各向异性的含裂缝岩石提出了频散和衰减的计算方法.该方法首先将含裂缝岩石中的各向异性背景介质等效为层状背景介质; 然后, 通过分析不同频率下层状含裂缝岩石中的流体压力分布, 理论计算了两个特定的中间频率并求解得到两个中间频率下的弹性参数; 进一步, 以计算得到的两个特定中间频率以及高低频极限下的弹性参数为基础, 应用数值方法求解得到弛豫函数中的未知参数, 最终实现了背景为各向异性含裂缝岩石中频散和衰减的理论模拟.通过将理论预测结果与实验测量和数值模拟结果进行对比, 验证了该方法在背景为各向异性含不同分布裂缝岩石中的有效性.本文提出的方法考虑了常见的各向异性背景对含裂缝岩石频散和衰减的影响, 因而在裂缝性储层的地震勘探中具有广泛的应用前景.

     

基于岩石物理相约束的致密砂岩气储层渗透率解释建模

充分利用岩心、薄片和钻测井等资料,对四川盆地JQ区块须家河组须二段致密砂岩气储层的沉积微相、成岩相和裂缝相特征进行了研究.结果表明,须二段沉积以辫状河三角洲前缘为主,发育水下分流河道、河口坝和分流间湾等微相;根据成岩作用类型、强度、成岩矿物及其对储层物性的影响将储层划分为压实致密、碳酸盐岩胶结、伊蒙混层充填和不稳定组分溶蚀4种成岩相;裂缝相则以局部层段发育的近水平缝为主.通过三者的叠加与复合对储层岩石物理相进行分类命名,划分出了河口坝-不稳定组分溶蚀-近水平缝相等多种岩石物理相.然后按照岩石物理相对储层物性的建设与破坏作用对其进行聚类分析,归纳出了PF1～PF4四大类岩石物理相.通过建立每一类岩石物理相的孔隙度-渗透率关系表明,基于岩石物理相约束而建立的储层渗透率解释模型具有更高的精度.岩石物理相是揭示致密砂岩气储层成因机理并提高其物性参数测井解释精度的有效途径.